手性磁流体力学中的层流与湍流发电机。II. 数值模拟

利用直接数值模拟（DNS），我们研究了手性磁流体力学（MHD）中的层流与湍流发电机，所采用的扩展方程组考虑了由于手性磁效应（CME）对电流的额外贡献。这一量子现象源于左手与右手相对论性费米子在磁场中的不对称性，并引发手性发电机。我们表明磁场演化经历三个阶段：（1）小尺度手性发电机不稳定性；（2）产生手性磁驱动湍流，并由于一种新的手性效应（alpha_mu 效应）激发大尺度发电机不稳定性；以及（3）磁螺度的饱和以及由总手性守恒律控制的磁场增长。α_μ 效应在大的流体与磁雷诺数下占主导，且与动力学螺度无关。数值模拟中测得的大尺度磁场增长率及其特征尺度与基于平均场理论的理论预言吻合良好。先前讨论的两阶段手性磁情景未包含阶段（2），在此期间磁场变化的特征尺度可增加多个数量级。基于数值模拟的发现，讨论了 CME 及所揭示的手性效应在早期宇宙相对论性等离子体与原中子星中的相关性。